NO141782B - Sprinklerventil. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en sprinklerventil og da særlig

et sprinkleranlegg av den type som er angitt i ingressen til det nedenfor fremsatte krav 1.

Konvensjonelle sprinkleranlegg for brannslukningsformål har be-stått av enkle driftsenheter. Et vanlig konvensjonelt anlegg har f. eks. vært oppbygd på følgende måte. Et varmepåvirkbart element som vanligvis er formet av et lettsmeltelig materiale, holder en plugg i stilling for å hindre strøm av vann gjennom sprinklerhodet. Når det varmepåvirkbare elementet blir utsatt for temperaturer over

et forutbestemt nivå, ville det lettsmeltelige materialet smelte og derved tillate at pluggen åpnes slik at det brannslukkende fluidum

kan strømme ut. Så snart et slikt sprinklerhode var åpnet, ville ventilen forbli åpen og vannet ville fortsette med å strømme ut selv etter at brannen var slukket. I de fleste tilfeller må vann-tilførselen til et sprinklersystem stenges av manuelt ved en sentralt anbragt vannkran. Resultatet har i mange tilfeller vært at det har oppstått større vannskader enn skadene ved selve brannen. Dette har særlig vært tilfelle når igangsettelsen av sprinkleranlegget ikke er blitt oppdaget før det er gått en relativt lang tid etter at brannen er slukket.

I den senere tid er det blitt utviklet sprinkleranlegg med sprinklerhoder som automatisk stenger av for vannstrømmen så snart brannen er slukket, eller med andre ord så snart omgivelsestemperaturen er kommet ned på et normalt nivå. Eksempler på slike utstyr kan finnes i US patent nr. 3698483 og 3702160.

Slike automatiske utstyr har alle gjort bruk av stempelventiler som blir betjent av tilførselstrykket som påvirker ulike arealer på stempelet for derved å styre utstrømningen av fluidum fra sprinklerhodene. Disse stempelventiler som ble styrt av trykket, var forskyvbart montert inne i styringskammeret og stemplene er forsynt med passasjer slik at trykket i tilførselslinjen kan føres videre til styringskammeret hvorved de ulike størrelser på arealene av stem<p>el-ventilen tvinger stempelet til en slik stilling at fluidumstrømmen stenges av.

Temperaturavhengige pilotventiler har bare vært benyttet til å åpne eller lukke styringskammeret i avhengighet av den omgivende temperatur, slik at styringskamrene kunne bli luftet og stempelventilen åpnet når en forutbestemt temperatur ble detektert. Når den omgivende temperatur påny falt til et trygt nivå, ville pilotventilen. lukkes og trykket ville kunne bygges opp i styringskammeret for å lukke stempelventilen. Det var ønskelig at fluidumpassasjene var anbragt sentralt slik at det maksimale trykk i tilførselslinjen ble ført videre til styringskammeret for å sikre en god lukning av stempelventilen.

Selv om denne automatiske avstengningen ble antatt for å være

et betraktelig fremskritt i utviklingen av sprinkleranlegg, så førte de til en ny vanskelighet. Når nyinstallasjoner for første gang ble utsatt for fluidum under trykk, ville alle sprinklerhodene åpne seg for et kort tidsrom. Etter at trykket har bygget seg opp i styrings-

kamrene, ville sprinklerhodene stenges av*. På samme måte ville, når anlegget ble tømt, sprinklerhodene påny åpne seg når systemet atter ble satt under trykk. Dette problemet er søkt løst i US patent nr. 3698483 hvor det er foreslått at man skal benytte seg av en midler-tidig klips eller sperreanordning som kan holde ventilen lukket under installasjon for å hindre en øyeblikkelig vannstrøm fra anlegget når trykket settes på.

Da slike sprinklerhoder ble koblet direkte til vannforsynings-anlegget, som i sin tur var utsatt for trykkvariasjoner, møtte man mange vanskeligheter. Når vanntrykket gradvis ble redusert, ville trykket i styringskammeret følge nær etter og ingen vanskeligheter ville oppstå. Hvis imidlertid en gradvis reduksjon av trykket ble etterfulgt av en plutselig trykkøkning, ville trykket i styringskammeret ikke følge tilstrekkelig hurtig med og stempelventilen kunne derfor åpnes for utstrømning av fluidum.

På grunn av disse vanskeligheter har myndighetene som godkjenner slike anlegg, formulert spesielle krav for en trykkprøve med varierende trykk hvor anleggets trykk økes og reduseres hurtig. I et forsøk på

å unngå dette problemet viser US patent nr. 3702160 bruken av en tilbakeslagsventil for å opprettholde det maksimale trykk inne i styring kammeret. Denne tilbakeslagsventilen besto av en klaff av fjærende materiale med et stort kontaktareale som dekker en åpning i en skille-vegg. Denne formen for tilbakeslagsventil kunne ikke lett tilpasses andre typer sprinkleranlegg. En tilbakeslagsventil oppbygget med en slik klaff hadde også en tendens til å klebe, særlig dersom det fantes olje på overflaten til tilbakeslagsventilen. Denne klebeeffekten ville ha en tendens til å hindre at ventilen åpnet seg, særlig under de lave trykk som kunne virke på den dersom hovedsprinklerventilen var åpen. Som et resultat av dette kunne den automatiske avstengningen bli uvirksom dersom ventilen klebet i en lukket stilling.

Foreliggende oppfinnelse angår et forbedret PÅ-AV sprinkleranlet som forblir upåvirket av trykkvariasjoner i tilførselslinjen.

Et sprinkleranlegg i henhold til foreliggende oppfinnelse er utformet som forklart i ingressen til den nedenfor fremsatte patent-krav 1.

Sprinkleranlegget i henhold til foreliggende oppfinnelse gjør bruk av en stempelventil som påvirkes av trykket i det tilførte fluidum og som er forskyvbart og forseglende anbragt inne i et styringskammer for å lukke nedstrømsenden av et fluiduminntak som er tilpasset for tilkobling til en ytre tilførselskilde for fluidumet. En fluidumpassasje er formet gjennom sentret av stemplet i ventilen

og overfører trykket i tilførselslinjen til styringskammeret. En sentralt anbragt rørformet kanal benyttes for å forskyve stemplet inne i styringskammeret. Særtrekket med å benytte en sentralt anbragt rørformet kanal gjør det mulig å anbringe fluidumpassasjen sentralt slik at det maksimale linjetrykk overføres til styringskammeret spesielt når stempelventilen er åpen. Den rørformede kanalen har sin ene ende innført i en utboring som er anbragt aksielt i forhold til styringskammeret. Den angitte konstruksjon er særlig egnet i forbindelse med bruk av en kuleventil av tilbakeslagstypen anbragt i utboringen for å lukke den ene enden av den rørformede kanal for å opprettholde ledningstrykket i styringskammeret, og for å hindre at fluidum strømmer tilbake i systemet.

Den særpregete kombinasjonen av en kuleventil av tilbakeslagstypen med en rørformet kanal fremviser flere strukturelle og drifts-messige fordeler. En enkelt sentralt anbragt kanal er den enkleste og rimeligste form for en kanal. Da kanalen er rørformet,blir det mulig å anbringe kanalen sentralt gjennom stempelventilen. Den sentralt anbragte kanal sikrer dessuten overføring av det maksimale led-nings trykk til styringskammeret når stempelventilen er åpen. En tilsvarende kanal som ikke var sentralt anbragt, kunne ikke motta den fulle kraften fra det utstrømmende fluidum og det maksimale trykk ville derfor ikke bli overført til styringskammeret. Kuleventilen av tilbakeslagstypen er enkel å montere i utboringen idet den kan hvile mot avslutningen av den rørformede kanalen. Kulen utsettes ikke for klebing og gir en pålitelig tilbakeslagseffekt.

Bruken av en tilbakeslagsventil gjør det mulig å sørge for internt trykk i styringskammeret før montasjen og eliminerer derved bruken av klips eller sperreanordninger av tidligere kjent type. Sprinklerhodene kan fylles og settes under trykk foran slik at systemet kan kobles ut "uten frykt for at fluidum vil strømme ut fra sprinklerhodene. Systemet kan også tømmes og fylles påny og settes under trykk uten at lekkasje oppstår. Enda viktigere er det at så snart systemet er satt under trykk, vil ikke s<p>rinklerhodene bli på-virket av fluktuasjoner i linjetrykket.

Hovedformålet med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe

et sprinklerhode som forblir upåvirkelig av trykkendringer i hoved-vanntilførselen.

Et annet formål med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en forenklet, rørformet kanal som gjør det mulig å anbringe en fluidum-passas je til styringskammeret sentralt.

Et annet formål med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et sprinklerhode som har en enveisvirkende tilbakeslagsventil som tillater at fluidum strømmer inn i styringskammeret mens det hindrer tllbakestrømming, og hvor tilbakeslagsventilen arbeider uten noen klebe-effekt.

For å gi en klarere forståelse av foreliggende oppfinnelse vises til nedenstående detaljerte beskrivelse og til de ledsagende tegninger hvor: Fig. 1 viser et sideriss av foreliggende oppfinnelse delvis gjennomskåret langs linjen 1-1 i fig. 2, Fig. 2 er et sideriss av samme utførelse av foreliggende oppfinnelse vist delvis i snitt som er tatt i planet 2-2 i fig. 1.

I fig. 1 er det vist en utførelse av det automatiske sprinklerhodet i henhold til foreliggende oppfinnelse. En nedre del 10 av sprinklerhodet er utformet av et ikke-jernholdig materiale slik som bronse og omfatter et fluidum inntak 11 med en oppstrømsende 12 og en nedstrømsende 14. Oppstrømsenden av fluidum inntaket omfatter et gjenget parti 16 for tilkobling til en kilde med brannslukningsfluidum under trykk. Nedstrømsenden 14 omfatter et ventilorgan 18 medet ringformet spor 20, formet i denne, for å oppta en O-ring 22 fortrinnsvis formet av silikongummi. Denne nedre del av sprinklerhodet omfatter en åpen ramme som er formet som et par utoverrettede og opp-adragende armer 24 til hvilke den øvre del 26 av sprinklerhodet er montert ved hjelp av et par skruer 28. Den øvre del 26 er utformet av et ikke-jernholdig materiale og er ffortrinnsvis støpt av bronse mens skruene 28 består av messing..

Et sylindrisk styringskammer 30 er utformet inne i den øvre del av sprinklerhodet og har en åpen ende som vender mot nedstrømsenden 14 til fluiduminntaket og er anbragt i en bestemt avstand fra dette. Det sylindriske styringskammer er utformet slik at det aksielt sett ligger på linje med fluiduminntaket. En utboring 32 er også formet i den øvre delen av sprinklerhodet og er aksielt sett på linje med det sylindriske styringskammeret.

En stempelventil 34 er utformet av bearbeidet messing og har en stempeldel 36 som omfatter en ytre sylindrisk overflate 38 anbragt inne i det sylindriske styringskammer slik at det kan føres frem og tilbake inne i dette. Den sylindriske overflate 38 har en periferisk rille 40 som kan oppta en O-ring 42 som hindrer at fluidum flyter gjennom rommet mellom veggen til det sylindriske styringskammer 30

og den sylindriske overflate 38. En ventildel 44 er dannet på den nedre del av stempelventilen 34 og omfatter en flat, ringformet overflate 46 som samvirker med O-ring 22 for å lukke nedstrømsenden 14

til fluiduminntaket. En fluidum-avbøyningsanordning 48 av messing er også montert omkring den nedre ende av ventildelen 44 for å eta-blere et forutbestemt mønster i den utstrømmende fluidummengde.

En rørformet kanal 50 er montert til stempelventilen 34 og er anbragt aksielt i forhold til denne slik at den ene enden av den rørformede kanal strekker seg inn i utboringen 32. Den rørformede kanal er fortrinnsvis utformet av et ikke-jernholdig materiale slik som messing og virker til å føre og innstille stempelventilen under dens frem- og tilbakegående bevegelse i det sylindriske styringskammer 30. En spiralfjær 52 utformet av et ikke-jernholdig materiale er anbragt omkring den rørformede kanal 50, og fjærens ene ende opp-tas i en utboring 54 som er tildannet i stempelventilen 34.

En kule 62 av rustfritt stål, er anbragt inne i utboringen 32

og hviler mot enden av den rørformede kanalen 50 og utgjør en tilbakeslagsventil som hindrer at det brannslukkende fluidumet strømmer i motsatt retning gjennom den rørformede kanalen.

En temperaturavhengig pilotventil 64 er montert i et pilotventil-kammer 66 som er utformet i den øvre del av sprinklerhodet 26. En passasje 68 forbinder det sylindriske styringskammer 30 med pilotventilkammeret 66 og et utløp 70 er utformet i den øvre del 26 for å forbinde pilotventilkammeret med atmosfæren.

Pilotventilen 64 omfatter et fastholdelsesorgan 72 som er formet av sintret messing eller bronse og har et gjenget parti 74 som kan skrues inn i et gjenget parti i pilotventilens kammer 66. Fastholdelsesorganet 72 er utstyrt med en radial flens 76 som befinner seg i kort avstand fra den øvre delen av sprinklerhodet 26 når fastholdelsesorganet 72 er skrudd inn i pilotventilens kammer.

En utboring 78 strekker seg aksielt gjennom fastholdelsesorganet 72 for å oppta en sylindrisk del 80 av et ventillegeme 82. Ventil-leaemet 82 er slik montert inne i utboringen 78 at den kan forskyves frem og tilbake, og den sylindriske delen 80 av ventilen er utstyrt med en rille 84 for opptak av en O-ring 86 som utgjør en forsegling mellom den sylindriske delen 80 og utboringen 78.

Et ventilsete 88 er formet omkring utløpet 70 for samvirke med en ventil 90, formet ved innsiden av ventillegemet. 82. Ventilen 90 omfatter en O-ring 92 av silikongummi, anbragt inne i en rille 94, formet i den indre delen av legemet 82.

En bimetallskive 96 er sentralt forbundet til den ytre enden av ventillegemet 82 ved hjelp av en skrue 98 som går gjennom en sentral åpning i skiven 96 og inn i et tilsvarende hull av den ytre delen av ventillegemet 82. Kantene til skiven 96 er sikret til den radiale flensen 76 ved hjelp av skruene 100. Kontaktarealet mellom sett-skruene 100 og bimetallskiven holdes fortrinnsvis på et minimum slik at varmeledningen fra bimetallskiven til flensen også holdes på et minimum.

Bimetallskiven er konkavt formet og er slik laget at den med en distinkt vippe-effekt kan beveges mot en konveks form ved en forutbestemt temperatur, f.eks. 85°C, og når bimetallskiven befinner seg i sin konvekse form, vil den vende tilbake til den opprinnelige konkave form ved en andre, lavere temperatur som f.eks. kan være 70°C. Videre er bimetallskiven anbragt med sin konvekse flate mot pilotventilen og er presset mot ventilen for å gi mekanisk forspenning av ventilen i dens lukkede stilling.

Da fluidumet som benyttes vanligvis er vann, er det fordelaktig om alle komponentene består av rustfritt materiale, fortrinnsvis et ikke-jernholdig materiale eller av rustfritt stål. Selvom messing og bronse er nevnt som foretrukne materialer ovenfor, kan selvsagt andre materialer benyttes.

Under drift blir sprinklerhodet som er beskrevet ovenfor, instal-lert i et sprinkleranlegg i vertikal stilling og fluiduminntaket 11, koblet til en kilde med brannslukningsfluidum som f.eks. vann, under trykk. Fluidumskilden må etter tilkobling skrues på langsomt slik at styringskammerets trykk er i stand til å følge trykket i tilfør-selsledningen. Når tilførselskilden er fullstendig koblet til, flyter fluidumet gjennom inntaket 11, filteret 58, passasjen 56, den rør-formede kanalen, utboringen 32 og inn i styringskammeret 30. Ventillegemet 82 holdes i en lukket stilling ved hjelp av den forspente fjærkraften til bimetallskiven 96 og trykket vil bygge seg opp inne i styringskammeret. Etter et kort tidsrom vil fluidumtrykkene på oversiden og undersiden av stempelventilen utlignes. Hvis det benyttes en tilbakeslagsventil som den i figuren vist ved kulen 62, kan styringskammeret 30 på forhånd være forsynt med fluidum under trykk, slik at trykket allerede foreligger før installeringen i anlegget. I et slikt tilfelle kan tilførselsledningens trykk til-kobles øyeblikkelig uten fare for at sprinklerens ventil skal åpne seg under tilkoblingen.

Det effektive arealet til stempelet 36 som utsettes for trykket inne i styringskammeret, er større enn det effektive arealet til ventillegemet 44 som utsettes for trykket inne i fluiduminntaket,

og derfor vil det, når trykket inne i styringskammeret er lik trykket inne i fluiduminntaket, dannes en differensialkraft som holder ventillegemet 44 i sin lukkede stilling, dvs. trykket nedover.

Dersom en brann oppstår, vil omgivelsestemperaturen som omgir bimetallskiven 96 stige, og når temperaturen når arbeidstemperaturen for skiven, vil skiven plutselig vippe til motsatt krumming og derved bevege pilotventilen som i sin tur åpner for uttaket og frigjør trykket fra styringskammeret.

Når trykket inne i styringskammeret reduseres, vil kraften som dannes av trykket ved innløpet mot ventillegemet 44 overstige kraften fra trykket i styringskammeret mot stempelet 36 og kraften til fjæren 52. Stempelventilen beveges derfor oppover og åpner nedstrømsenden til fluiduminntaket. Fluidumet strømmer derfor gjennom nedstrøms-enden til fluiduminntaket og sprutes ut mot avbøyningsanordningen 48 inntil brannen er slukket.

Etter at brannen er slukket og omgivelsesteperaturen synker til sitt normale nivå, vipper bimetallskiven til den inntar sin opprinnelige krumming og dermed lukker utløpet 70 og gjør det mulig for trykket å bygge seg opp inne i styringskammeret 30 påny. Fluidumet som strømmer mot ventillegemet 44 flyter også delvis gjennom passasjen 56 og øker trykket inne i styringskammeret 30 inntil dette blir like stort som trykket ved fluiduminntaket, og i dette øyeblikk vil kraften som virker av trykket inne i kammeret 30, være tilstrekkelig stort til å presse stempelet i ventilen mot dets lukkede stilling og derved avbryte utstrømningen av brannslukningsfluidum.

i

Bruken av en tilbakeslagsventil hindrer en tilfeldig åpning av sprinklerhodet som en følge av feilaktig variasjon i trykket i fluidumskilden. Tilbakeslagsventilen sikrer også at det maksimale trykk opprettholdes inne styringskammeret slik at avbrytelser i trykk-tilførselen ikke fører til at ventilen åpnes. I tillegg til dette tillater den kuleformede tilbakeslagsventil en forhåndsfylling av styringskammeret med fluidum for praktisk talt å eliminere muligheten for fluidumlekkasje under den første igangsettelsen av systemet. Tidligere kjente anordninger som har vært nødvendige for å s<p>erre ventilene i dens lukkede tilstand inntil anlegget som helhet var satt under fullstendig trykk, unngås derfor. Denne metodikken var svært tidskrevende og ble utført med store kostnader. Bruken av en tilbakeslagsventil av kuletypen gir muligheter for en jevn, ikke-klebende ventileffekt og frembringer derved et sprinklerhode med større følsomhet. Bruken av en tilbakeslagsventil tillater også en periodisk uttømming av systemet og fornyet fylling av systemet uten fare for at sprinklerhodene vil åpnes.

Det skal bemerkes at stempeldelen til stempelventilen er relativt tynn og derved vil redusere den totale materialmengde som kreves og likeledes redusere størrelsen til sprinklerhodet. Slike tynne stempler har en tendens til å bli ikke-lineære og å bli presset skrått inn i styringskammeret, og derfor er det viktig å benytte seg av en føringskanal som samtidig utgjør et føringslegeme for å styre stempelet slik at det får en rettlinjet innføring i styringskammeret.

Den minst kompliserte og mest effektive form for et slikt førings-legeme er et enkelt føringsrør som er anbragt sentralt. Det er også ønskelig at fluidumpassasjen gjennom stempelet er anbragt sentralt slik at det maksimale fluidumtrykket kan overføres til styringskammeret når ventilen er åpen. Disse to ønskelige trekk, nemlig en sentralt anbragt føring og en sentralt anbragt passasje, kan bare oppnås ved å benytte et rørformet føringselement som samtidig utgjør både en sentral styring av stempelet og en sentralt anbragt fluidumpassasje.

Ventilkonstruksjonene som er tidligere kjent innen dette området, kan ikke på enkel måte anvende seg av en rørformet sentralt anbragt føring som samtidig benyttes som en kanal. Imidlertid kan en tilbakeslagsventil av kuletypen som benyttes i kombinasjon med sentralt anbragt fluidumpassasje som samtidig fungerer som en rørformet, mekanisk føring, gi en rimelig og pålitelig tilbakeslagseffekt.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer således et automatisk sprinkleranlegg som er upåvirkelig av trykkendringer i fluidumskilden. Hvert sprinklerhode har en sentralt anbragt fluidumpassasje for maksimal overføring av tilførselstrykket til styringskammeret i ventilens åpne tilstand. Tilbakeslagsventilen gjør det også mulig å fylle styringskammeret under trykk før oppkobling av sprinklerhodene slik at installasjonstiden reduseres og muligheten for en feilaktig sprinklereffekt ved trykktilkobling blir sterkt redusert.

Claims (1)

1. Sprinklerventil for brannvernsystemer omfattende et sprin-klerlegeme med et fluiduminntak (11) tilpasset for tilkobling til en trykkilde for vedkommende fluidum, og en fluidumutgang (14) for utstrømning av fluidumet, et sylindrisk styringskammer (30) formet i sprinklerlegemet (26) og anbragt langs aksen til fluiduminntaket (11), et forskyvbart stempel (34) som fyller styringskammeret (30) på tvers og derved forsegler dette og som er utstyrt med ventil-deler (20,22,46) for å åpne og lukke fluidumutgangen (14) i avhengighet av posisjonen til stemplet (34) i styringskammeret (30), en passasje (56) formet praktisk talt sentralt i stemplet (34) for å gi forbindelse mellom fluidumutgangen (14) og styringskammeret (30), slik at styringskammeret (30) utsettes for fluidumtrykket ved inntaket (11), idet det effektive areal (36) til stemplet som utsettes for trykket i styringskammeret er større enn det effektive areal til ventillegemet (44) som utsettes for inntakstrykket slik at stemplet (34) presses mot fluiduminntaket (16) og ventillegemet (44) lukker fluidumutgangen (14), og at det er dannet et utløp (70) i sprinklerlegemet (26) for å sende ut fluidum fra styringskammeret, en temperaturavhengig ventil (64) for å styre strøm-men gjennom utløpet (70) i avhengighet av omgivelsestemperaturen, slik at trykket i styringskammeret (30) utløses når en forutbestemt omgivelsestemperatur oppnås og stemplet tvinges bort fra fluidumutgangen (14) av kraften ved fluidumutgangen (14), hvorved fluidum strømmer ut av fluidumutgangen (14), samt en sylindrisk utboring (32) utformet i sprinklerlegemet (26) på linje med aksen til styringskammeret og er forbundet med dette for styring av et førings-organ (50) som er anbragt aksialt i stemplet (34) og har en ende som rager inn i den sylindriske utboring (32) for å føre stemplet (34) under dets frem- og tilbakegående bevegelse i styringskammeret (30),karakterisert ved at føringsorganet (50) er rørformet og har en gjennomgående åpning som forbinder passasjen (56) i stemplet med den sylindriske utboring (32) for å føre fluidum under trykk fra fluiduminntaket til styringskammeret, og at en. kule (62) er anbragt i den sylindriske utboring (32) for å samvirke med enden av det rørformede føringsorgan (50), slik at det oppstår en tilbakeslagsvirkning, slik at fluidum hindres i å flyte fra styringskammeret til fluiduminntaket, mens fluidum under trykk tilla-tes å flyte inn i styringskammeret fra fluidumutgangen (14).